Bonjour je suis Anne Virginie SALSAC
je suis chargée de recherche au CNRS,
et je suis co-responsable du thème
interaction flux-structure biologique
avec Cécile LEGALLAIS.
Et donc aujourd'hui je vais vous
présenter une expérience de
microfluidique qui porte la caractérisation
des propriétés mécaniques de microcapsules.
Le dispositif expérimental est ici
et il est composé d'un microscope
sur lequel nous plaçons une caméra rapide.
La caméra prend des images à 2000
images seconde en fréquence de base
et nous avons un micro système
que vous pouvez deviner,
placé sous le microscope
que nous voyons ici.
L'objectif de ce microsystème
va être de faire circuler une
suspension de capsules.
Les capsules sont de taille,
vous les voyez ici en culots,
si j'agite on devine qu'elles se mettent
en suspension et donc nous avons
des capsules de taille 50 microns.
Ces capsules passent dans un tube,
un micro tube, un microcanal de taille similaire
donc un tube ici dans ce cas là
de 50 microns également.
Un pousse seringue que nous voyons ici
va mettre en écoulement
la suspension des microcapsules,
qui circulent dans le microcanal.
La caméra va prendre l'image
et nous allons ensuite observer
la capsule déformée.
Je vais mettre en route la pompe,
voilà, et donc voici ce que nous observons.
Donc nous voyons à l'écran
les capsules qui initialement
étaient rondes du fait
de la force de l'écoulement
et qu'elles aient à passer
dans un tube de même taille
ou de taille approximativement
similaire à la leur.
Elles prennent une forme déformée
donc si vous observez bien,
nous voyons que la capsule de forme ronde
a une forme en parachute
avec l'arrière de la capsule
qui prend une forme biconcave.
Ce que nous cherchons maintenant
à faire c'est de relier cette forme
aux propriétés mécaniques.
Pour cela il va donc falloir
faire du traitement d'image.
Nous obtenons par l'expérience
deux informations.
La première va être le profil déformé
de la capsule et la deuxième
c'est la vitesse.
La vitesse nous la trouvons
par deux images successives
et connaissant le temps entre deux images
nous en déduisons la vitesse
de progression de la capsule.
L'étape suivante va être de faire
un modèle, d'utiliser un modèle numérique
et une base de données
pour faire l'analyse inverse
et remonter aux propriétés mécaniques.
Donc l'objectif maintenant est de coupler
le profil déformé de la capsule
que l'on voit là à ces propriétés
mécaniques. Pour trouver le lien
nous allons nous servir du profil
de l'information de vitesse de la capsule.
Et utiliser un modèle numérique
que nous avons mis au point .
Ce modèle numérique est un code
d'interaction flux structure
qui couple deux méthodes.
Le flux dé résolu par la méthode
des intégrales de frontière
et le solide par la méthode
des éléments finis.
Nous avons deux paramètres
dans l'étude qui vont gouverner
la forme de la capsule.
Le premier paramètre va être
le rapport d'aspect qui correspond
à la taille de la capsule
par rapport à la taille du tube
et le deuxième paramètre
c'est ce que nous appelons le nombre
capillaire qui est en fait un nombre
adimensionnel comme le rapport d'aspect.
Mais le nombre capillaire
va être le rapport des forces visqueuses
et des forces élastiques contenues
dans la membrane.
Donc l'objectif va être de trouver
le capillaire qui correspond au profil
trouvé expérimentalement
pour la rapport d'aspect que nous
pouvons mesurer sur l'image prise.
Donc après nous créons une base de données
avec toute une quantité de profils
déformés pour différentes valeurs
de ces deux paramètres
et nous comparons
par des méthodes d'optimisation,
nous allons chercher le profil
de la base de données
qui va correspondre au profil
mesuré expérimentalement.
Par superposition, lorsque nous avons
la superposition optimale,
nous pouvons en déduire la valeur
du module de cisaillement
qui est donc la propriété mécanique
que nous recherchons.
Donc les applications de ce projet
sont nombreuses.
La technique que nous avons
développée qui est une technique
d'analyse inverse et de caractérisation
mécanique, permet de déterminer
les propriétés mécaniques d'objets
qui sont autrement très difficiles
à caractériser,
parce que nous sommes sur des tailles
d'objets autour de 50 microns
et il existe donc très peu de techniques
pour mesurer les propriétés mécaniques.
La plupart de ces techniques
ou de ces méthodes de mesure
ne peuvent caractériser
qu'une seule capsule
alors que notre méthode
permet de caractériser des populations
entières et de manière continue.
Donc l'application... Il y a de nombreuses
applications industrielles
puisque celle-là va permettre
le contrôle qualité
lors de la production de microcapsules.
Et ça permet aussi d'avoir un rétrocontrôle
et de fabriquer les capsules
aux propriétés voulues.
Une autre application, et donc
la dernière chose que je voulais dire,
c'est que la méthode est universelle
et qu'elle peut aussi bien être réalisée
dans des canaux cylindriques,
puisque nous avons les codes
qui permettent de faire
les inverses pour un canal cylindrique,
ou dans un canal de section
soit rectangulaire,
soit carré parce que le code
est tridimensionnel
et permet également de simuler
l'écoulement et les déformations
de capsules dans des tubes microfluidiques.
La technologie que nous avons
mise au point dans le laboratoire
va pouvoir avoir de nombreuses
applications puisque les microcapsules
sont utilisées dans beaucoup
de domaines de l'industrie
que ce soit la cosmétique,
l'agroalimentaire, le textile,
les détergents et autre
et il y a aussi tout un intérêt
d'un point de vue biologique
puisque cela permet la caractérisation
d'objet comme les cellules
particulièrement les globules rouges.